Giáo trình Kỹ thuật điện - điện tử tàu thủy - Nghề: Khai thác máy tàu biển
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
MÔN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỆN
- ĐIỆN TỬ TÀU THỦY
NGHỀ: KHAI THÁC MÁY TÀU BIỂN
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số.....QĐ/ ngày......tháng........năm....của ...........)
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu
lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình Kỹ thuật điện được biên soạn trên cơ sở đề cương chi tiết môn học
Kỹ thuật điện – điện tử tàu thủy dùng cho sinh viên các ngành Khai thác máy tàu biển
Trường Cao đẳng Hàng Hải I. Giáo trình này có thể làm tài liệu cho giảng viên giảng
dạy, học sinh – sinh viên các trường kỹ thuật.
Nội dung giáo trình chia làm 3 chương gồm 9 bài:
Tác giả chân thành cám ơn các đồng nghiệp, giảng viên khoa Điện – Điện tử
Trường Cao đẳng Hàng hải I đã giúp đỡ để hoàn thành giáo trình này. Trong quá trình
biên soạn giáo trình không tránh khỏi những thiếu sót và rất mong nhận được những ý
kiến, nhận xét của bạn đọc.
Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng Hàng
hải I, số 498 Đà Nẵng – Đông Hải I – Hải An – Hải Phòng.
…............, ngày…..........tháng…........... năm……
Tham gia biên soạn
1. Nguyễn Hữu Hưng
3
MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU...........................................................................................................3
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................5
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ.........................................................................6
Nội dung của môn học..................................................................................................9
Phần 1: Kꢀ THUꢁT ĐIỆN..........................................................................................10
Chương 1: MꢂCH ĐIỆN MỘT CHIỀU......................................................................10
Phần 2: MÁY ĐIỆN.....................................................................................................30
Chương 4: MÁY BIẾN ÁP..........................................................................................30
Chương 7: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU.........................................................................46
Phần 3. THIẾT Bꢄ ĐIỆN - ĐIỆN Tꢅ ..........................................................................53
Chương 9: ĐIỆN Tꢅ....................................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................82
4
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ
BẢNG BIỂU:
Bảng 3.1. Bảng tiếp xúc của bộ khống chế..................................................................56
Bảng 3. 2. Qui ước màu linh kiện thụ động.................................................................70
Bảng 3. 3. Các cấp sai số của tụ điện...........................................................................74
HÌNH VẼ:
Hình 1.1. Sơ đồ mạch điện đơn giản............................................................................10
Hình 1.2. Biểu diễn định luật Ôm nhánh thuần trở......................................................11
Hình 1.3. Sơ đồ biểu diễn mạch nhánh có E và R .......................................................12
Hình 1.4........................................................................................................................12
Hình 1.5. Sơ đồ biểu diễn nút của mạch điện ..............................................................13
Hình 1.6. Sơ đồ biểu diễn mạch vòng của mạch điện..................................................13
Hình 1.7........................................................................................................................13
Hình 1.8........................................................................................................................14
Hình 1.9........................................................................................................................14
Hình 1.10. Biểu diễn dòng điện hình Sin.....................................................................15
Hình 1.11. Biểu diễn chu kỳ dòng điện hình Sin.........................................................16
Hình 1.12. Góc pha ban đầu của dòng điện hình Sin...................................................17
Hình 1.13. Sơ đồ biểu diễn nhánh thuần trở ................................................................17
Hình 1.14. Sơ đồ biểu diễn nhánh thuần điện cảm ......................................................18
Hình 1.15......................................................................................................................18
Hình 1.16. Sơ đồ biểu diễn nhánh thuần dung.............................................................19
Hình 1.17. Sơ đồ biểu diễn nhánh bất kỳ.....................................................................19
Hình 1.18. Đồ thị I, U khi cộng hưởng nối tiếp...........................................................21
Hình 1.19. Quan hệ giữa S, P, Q trong tam giác công suất .........................................22
Hình 1.20......................................................................................................................23
Hình 1.21. Máy phát điện Đồng bộ ba pha ..................................................................25
Hình 1.24. Sơ đồ nối mạch điện ba pha hình Sao........................................................26
Hình 1.25. Sơ đồ nối mạch điện ba pha hình Tam giác...............................................27
Hình 1.26. Sơ đồ nối dây động cơ điện ba pha. ...........................................................29
Hình 2.1. Các dạng lꢇi thép..........................................................................................31
Hình 2.2.Bố trí dây quấn máy biến áp .........................................................................31
Hình 2.3.Sơ đồ máy biến áp một pha hai cuộn dây .....................................................32
Hình 2.7. Cấu tạo dây quấn ro to lồng sóc...................................................................38
6
Hình 2.8. Ký hiệu động cơ Không đồng bộ ba pha......................................................38
Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý động cơ KĐB ba pha.........................................................39
Hình 2.11. Sơ đồ cấu tạo Roto cực lồi .........................................................................43
Hình 2.12. Sơ đồ kích từ cho cuộn Roto......................................................................43
Hình 2.15. Cấu tạo chung của máy điện một chiều .....................................................46
Hình 2.16. Hình dạng mỏm cực từ...............................................................................47
Hình 2.17.Cách nối thay đổi cực từ dây quấn..............................................................47
Hình 2.18. Bảng đầu dây máy điện một chiều.............................................................48
Hình 2.20. Dây quấn phần ứng ....................................................................................49
Hình 2.21. Cấu tạo cổ góp máy điện một chiều...........................................................49
Hình 2.22. Sơ đồ nguyên lý máy phát điện một chiều.................................................50
Hình 2.23. Sơ đồ nguyên lý Động cơ điện một chiều..................................................51
Hình 3.1. Sơ đồ cấu tạo của Cầu dao ...........................................................................54
Hình 3.2. Ký hiệu của Cầu dao ....................................................................................54
Hình 3.3. Ký hiệu của Công tắc...................................................................................55
Hình 3.6. Sơ đồ cấu tạo cầu chì loại vặn......................................................................60
Hình 3.7. Hệ thống tiếp điểm của Áp tô mát ...............................................................61
Hình 3.8. Cơ cấu đóng cắt của Áp tô mát ....................................................................61
Hình 3.9. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của Rơ le nhiệt......................................................63
Hình 3.10. Sơ đồ ứng dụng của khởi động từ đơn.......................................................64
Hình 3.11. Sơ đồ ứng dụng của khởi động từ kép. ......................................................65
Hình 3.12. Kí hiệu điện trở trên sơ đồ mạch................................................................69
Hình 3.13. Ghi giá trị điện trở trực tiếp .......................................................................70
Hình 3.15. Cách kí hiệu bằng kí tự thông thường........................................................71
Hình 3.16. Các ký hiệu của cuộn cảm..........................................................................73
Hình 3.17. Hình dạng các loại cuộn cảm .....................................................................73
Hình 3.18. Ký hiệu các dạng tụ điện thông dụng.........................................................74
Hình 3.19. Các dạng tụ điện thông dụng.....................................................................74
Hình 3.20. Cấu tạo mối nối PN....................................................................................75
Hình 3.21. Ký hiệu Tranzito ........................................................................................76
Hình 3.22. Mạch tương đương của Thyristor ..............................................................77
Hình 3.23. Ký hiệu của Triac.......................................................................................78
Hình 3.24. Mạch tương đương của Triac.....................................................................78
Hình 3.25. Các loại Triac .............................................................................................79
7
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC
Tên môn học: Kỹ thuật điện - điện tử tàu thủy
Mã môn học: MH.06840111.09
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:
- Vị trí: Kỹ thuật điện - điện tử tàu thủylà môn học quan trọng trong đào tạo
nghề Khai thác máy được bố trí vào học kỳ I năm thứ nhất.
- Tính chất: Môn học nghiên cứu tính chất mạch điện, cấu tạo nguyên lý hoạt
động của các loại máy điện, các linh kiện điện tử.
- Ý nghĩa và vai trò của môn học:
Môn học Kỹ thuật điện cung cấp kiến thức cơ bản về mạch điện, máy điện,
thiết bị điện, điện tử...được trang bị hầu hết tong các thiết bị hàn. Người công nhân
không những vận hành máy giỏi mà còn phải biết nguyên lý, cấu tạo các trang bị điện
truyền động cho các thiết bị máy tàu để vận hành hiệu quả nhất.
Mục tiêu của môn học:
- Kiến thức:
+ Trình bày được kết cấu hình học của mạch điện, các đại lượng đặc trưng cho
quá trình năng lượng của mạch điện, các định luật cơ bản của mạch điện;
+ Trình bày được cấu tạo, nguyên lý của các loại máy điện;
+ Trình bày được cấu tạo, nguyên lý và một số mạch ứng dụng của các linh
kiện;
- Kỹ năng:
+ Đấu được mạch điện xoay chiều, một chiều
+ Đấu được các động cơ điện một chiều, xoay chiều vào nguồn điện
+ Ứng dụng được các mạch điện tử trong thực tế
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Có phẩm chất đạo đức, kỷ luật tốt, có ý thức tự rèn luyện để nâng cao trình
độ.
Nội dung của môn học
9
Phần 1: KỸ THUẬT ĐIỆN
Chương 1: MꢀCH ĐIỆN MỘT CHIỀU
MH.6840111.09.01
Giới thiệu:
Mạch điện thuần trở cung cấp cho người học khái niệm cơ bản nhất về mạch
điện, đây là cơ sở đê người học tiếp xúc với kỹ thuật điện.
Mục tiêu:
Học xong bài này người học có khả năng:
- Hiểu được khái niệm cơ bản về mạch điện và các đại lương đặc trưng cho quá
trình năng lượng trong mạch điện;
- Đọc, giải được mạch điên thuần trở cơ bản;
- Có ý thức và thái độ nghiêm túc, an toàn khi đấu mạch điện một chiều
Nội dung chính:
1.1. Khái niệm chung
1.1.1. Khái niệm
Mạch điện là tập hợp các phần tử, thiết bị điện nối với nhau tạo thành mạch kín
để dòng điện có thể chạy qua như hình 1.1.
Các phần tử của mạch điện bao gồm:
a. Nguồn điện: Máy phát, Ắc quy, pin… phát ra điện năng
b. Phụ tải: Là các thiết bị tiêu thụ điện năng: Động cơ, bóng đèn…
Dây dẫn dùng để truyền tải điện năng từ nguồn đến phụ tải
Ngoài ra còn có các thiết bị: Đóng cắt, đo lường, bảo vệ…
Hình 1.1. Sơ đồ mạch điện đơn giản
1.1.2. Kết cấu mạch điện
Mạch điện phức tạp có nhiều nhánh, nhiều mạch vòng và nhiều nút.
10
a. Nhánh. Nhánh là bộ phận của mạch điện gồm có các phần tử nối tiếp nhau
trong đó có cùng dòng điện chạy qua.
b. Nút. Nút là chỗ gặp nhau của các nhánh (từ 3 nhánh trở lên)
c. Mạch vòng. Mạch vòng là lối đi khép kín qua các nhánh.
Như hình1.1 Máy phát (MF) cung cấp điện cho đèn (Đ) và động cơ điện (ĐC)
gồm có 3 nhánh (số1, 2, 3), 2 nút (A,B) và 3 mạch vòng (I, II, III).
1.2. Các định luật của mạch điện
Các định luật của mạch điện đã học ở vật lý, ở đây nhấn mạnh áp dụng và thực
hành và vận dụng các biểu thức vào tính toán mạch điện.
1.2. 1. Định luật Ôm.
a. Nhánh thuần điện trở R
Hình 1.2. Biểu diễn định luật Ôm nhánh thuần trở.
Xét nhánh thuần điện trở như hình 1.2
Biểu thức tính điện áp trên điện trở:
U = RI
(1.1)
(1.2)
Biểu thức tính dòng điện qua điện trở:
I =
Trong đó: U - Đơn vị ( V)
I - Đơn vị (A)
R - Đơn vị (Ω)
Ví dụ 1: Trong mạch điện hình 1.2, biết I = 210mA; R = 100 Ω. Tính điện áp trên
điện trở U.
Lời giải:
Điện áp trên điện trở: U = RI = 100.0,21 = 21(V)
b. Nhánh có sức điện động E và điện trở R
11
Hình 1.3. Sơ đồ biểu diễn mạch nhánh có E và R
Xét nhánh có E, R (hình 1.3) ta có biểu thức tính điện áp U:
U = U1 + U2 + U3 + U4
U = R1I - E1 + R2I + E2
U = (R1 + R2) I - (E1 - E2)
Vậy: U = (∑R) I - ∑E
(1.3)
Trong biểu thức (1.3), quy ước dấu như sau: Sức điện động E và dòng điện I có
chiều trùng với chiều điện áp U sẽ láy dấu dương, ngược lại sẽ lấy dấu âm.
Biểu thức tính dòng điện:
I =
(1.4)
Trong biểu thức (1.4) quy ước dấu như sau:
Sức điện động E và điện áp U có chiều trùng với chiều dòng điện sẽ lấy dấu
dương, ngược lại sẽ lấy dấu âm.
Ví dụ 2: Cho mạch điện hình 1.4
Biết E1 = 100V; I1 = 5A. Tính điện áp UAB và dòng điện các nhánh I2, I3.
Tính điện áp UAB:
UAB = E1 – R1I1 = 100 -2,5 = 90V
Dòng điện I2:
I2 =
=
= 30 A
Dòng điện I3:
Hình 1.4.
I3 =
=
= - 25 A
Dòng điện I3 < 0, chiều thực của dòng điện I3 ngược với chiều đã vẽ trên hình vẽ 1.4
1.2.2. Định luật kiêcshôp.
12
a. Định luật Kiêcshôp 1
Định luật này cho ta quan hệ giữa các dòng điện tại một nút, được phát biểu như sau:
Tổng đại số những dòng điện ở một nút bằng
không.
Trong đó quy ước dòng điện đi tới nút lấy dấu
dương, dòng điện rời khỏi nút lấy dấu âm (hình
1.5)
∑Inút = 0
(1.5)
Như hình 1.5 thì:
Hình 1.5. Sơ đồ biểu diễn nút
I1 + (-I2) + (-I3) = 0
b. Định luật Kiêcshôp 2
của mạch điện
Định luật này cho ta quan hệ giữa sức điện động,
dòng điện và điện trở trong một mạch vòng khép
kín, được phát biểu như sau:
Đi theo một mạch vòng khép kín theo một
chiều tuỳ ý chọn, tổng đại số những sức điện động
bằng tổng đại số các điện áp rơi trên các điện trở
của mạch vòng.
∑RI = ∑E
(1.6)
Hình 1.6. Sơ đồ biểu diễn mạch
Quy ước dấu: các sức điện động, dòng điện có
chiều trùng chiều mạch vòng lấy dấu dương,
ngược lại lấy dấu âm.
vòng của mạch điện
Ở mạch vòng hình vẽ 1.6 ta có: R1I1 - R2I2 + R3I3 = E1 + E2 - E3
Ví dụ 3: Tính dòng điện I3 và các sức điện động E1, E3 trong mạch điện hình 1.7.
Cho biết I2 = 10A; I1 = 4A; R1 = 1 Ω; R2 = 2 Ω; R3 = 5Ω.
Áp dụng Định luật Kiêcshôp 1 tại nút A.
- I1 + I2 - I3 = 0
I3 = I2 - I1 = 10 - 4 = 6A
Áp dụng Định luật Kiêcshôp 2 cho mạch vòng
a:
E1 = R1I1 + R2I2 = 1.4 + 2.10 = 24V
Hình 1.7.
Mạch vòng b:
E3 = R3I3 + R2I2 = 5.6 + 2.10 = 50V
13
Câu hỏi
Câu hỏi 1: Mạch điện gồm các phần tử nào? Kết cấu mạch điện?
Câu hỏi 2: Trình bày định luật Ôm, định luật Kiecshop của mạch điện?
Bài tập:
Bài tập 1: Tính dòng điện trong các nhánh
của mạch điện như hình 1.8 biết:
R1 = 10, R2 = 20,
R3 = 30, E = 100V
Hình 1.8.
Bài tập 2: Tính dòng điện trong các nhánh
như hình 1.9
Biết: R1 =10, R2 = 2, R3 = 15,
E1 = 100V, E2 = 80V
Hình 1.9.
Yêu cầu về đánh giá môn học:
Đánh giá về kiến thức: Tự luận
Đánh giá vê kỹ năng: Giải bài tập, đọc sơ đồ đơn giản.
14
Chương 2: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN
MH.6840111.09.02
Giới thiệu:
Mạch điện xoay chiều hình sin phổ biến hiện nay dung trong tất cả các lĩnh vực
đời sống của con người. Nghiên cứu mạch điện xoay chiều hình sin, người công nhân
Hàn có thể biết được các thông số mạch điện để sử dụng thiết bị hiệu quả, an toàn.
Học xong chương này người học có khả năng:
Học xong chương này người học có khả năng:
- Hiểu được các đại lượng đặc trưng cho dòng điện xoay chiều hình sin
- Đọc, giải được các thông số mạch điên xoay chiều đơn giản;
- Có ý thức và thái độ nghiêm túc, an toàn khi đấu mạch điện xoay chiều
Nội dung chính:
2.1. Các đại lượng đặc trưng của dòng điện hình sin
Xét biểu thức trị số tức thời của dòng điện i = Imaxsin(ωt + )
(1.7)
i
2.1.1. Chu kỳ T, tần số f, tần số góc
Chu kỳ T là khoảng thời gian ngắn nhất
để dòng điện lặp lại trị số và chiều biên thiên.
Tần số f là số chu kỳ của dòng điện trong
một giây.
f =
(1.8)
Đơn vị của tần số là héc, ký hiệu là Hz.
Hình 1.10. Biểu diễn dòng điện
hình Sin
Tần số góc ω là tốc độ biên thiên của dòng
điện hình sin, đơn vị là rad/s. Quan hệ giữa tần
số góc ω và tần số f là
ω = 2 f
(1.9)
Ví dụ 1: Trên hình 1.11 vẽ điện áp xoay chiều
hình sin. Hãy xác định chu kỳ T và tần số f.
Lời giải:
Chu ký T của điện áp được xác định một
cách dễ dàng từ điểm trị số 0 tới thời điểm 0 liền
sau đó. T = 1 s
15
Hình 1.11. Biểu diễn chu kỳ dòng
Tần số của điện áp: f =
= 106 Hz
điện hình Sin.
Ví dụ 2: Dòng điện xoay chiều trong sản xuất và sinh hoạt ở nước ta có tần số
f=50Hz. Tính chu kỳ T và tần số góc ω.
Lời giải: Chu kỳ của dòng điện
T =
=
0,02(s)
Tần số góc của dòng điện
ω = 2 f =2 .50 = 314 (
2.1.2. Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện
)
Ở trên đã xét biểu thức trị số tức thời của dòng điện i = Imaxsin(ωt + ). Một
i
cách tương tự, ta có biểu thức trị số tức thời của điện áp
u = Umaxsin(ωt +
)
u
Trong đó Umax,
- biên độ, pha đầu của điện áp. Điện áp và dòng điện biến
u
thiên cùng tần số, song phụ thuộc vào tính chất mạch điện, góc pha của chúng có thể
không trùng nhau, người ta gọi giữa chúng có sự lệch pha. Góc thường được dùng
để ký hiệu góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện.
=
-
(1.10)
u
i
Khi
> 0 - Điện áp vượt trước dòng điện (hoặc dòng điện chậm sau điện áp).
< 0 - Điện áp chậm sau dòng điện (hoặc dòng điện vượt trước điện áp).
= 0 - Điện áp trùng pha với dòng điện.
2.1.3. Trị số tức thời của dòng điện.
Trị số tức thời là trị số ứng với mỗi thời điểm t. Trong biểu thức (1.7) trị số tức
thời phụ thuộc vào biên độ Imax và góc pha (ωt + )
i
Biên độ Imax là trị số cực đại, nói lên dòng điện lớn hay nhỏ.
Góc pha (ωt + ) nói lên trạng thái của dòng điện ở thời điểm t, ở thời điểm t =
i
0 góc pha của dòng điện là , i được gọi là góc pha ban đầu ( hoặc gọi ngắn gọn là
i
pha đầu) của dòng điện.
Góc pha đầu phụ thuộc vào thời điểm chọn làm gốc thời gian (thời điểm t =
0). Trên hình 2.3 chỉ ra góc pha đầu i khi chọn gốc toạ độ khác nhau.
16
Hình 1.12. Góc pha ban đầu của dòng điện hình Sin.
2.2. Quan hệ giữa dòng điện và điện áp trong một nhánh
2.2.1. Nhánh thuần trở
Khi có dòng điện i = I
sinωt chạy qua điện trở như hình 2.4a.
a,
b,
Hình 1.13. Sơ đồ biểu diễn nhánh thuần trở
a, Nhánh thuần trở; b, Đồ thị véc tơ.
Áp dụng định luật ôm, điện áp trên điện trở là:
uR = Ri = R I sinωt = UR
sinωt
Trong đó UR là trị số hiệu dụng của điện áp trên điện trở R
So sánh biểu thức của I, uR ta thấy:
- Quan hệ giữa trị số hiệu dụng của điện áp và dòng điện(định luật ôm cho trị
số hiệu dụng):
UR = RI hoặc I =
(1.11)
- Dòng điện và điện áp có cùng tần số và trùng pha nhau. Góc lệch pha giữa
điện áp và dòng điện: = u - . Đồ thị dòng điện và điện áp vẽ như trên hình 2.4b
i
2.2.2. Nhánh thuần điện cảm
Xét một cuộn dây thuần điện cảm L(coi điện trở R của cuộn dây bằng 0). Khi
cho dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây, sẽ có từ thông biến thiên xuyên qua
cuộn dây, trong cuộn dây sẽ cảm ứng sức điện động tự cảm eL và giữa 2 cực của cuộn
dây sẽ có điện áp cảm ứng:
17
Ldi
dt
U L
i I 2 sin(t)
. Nếu dòng điện
thì:
d(I I sint)
2
UL L
LI cost UL 2 sin(t )
dt
So sánh biểu thức của i, uL ta thấy:
- Quan hệ giữa trị số hiệu dụng của điện áp và dòng điện:
UL = ω.L.I hoặc I =
(1.12)
Đại lượng .L có thứ nguyên của điện trở, được gọi là cảm kháng XL có đơn vị
là ôm (Ω)
XL = ωL
Dòng điện i và điện áp uL có cùng tần số, song điện áp vượt trước dòng điện
góc pha /2
Hình 1.14. Sơ đồ biểu diễn nhánh thuần điện cảm
a, Nhánh thuần cảm; b, Dòng điện và điên áp trên đồ thị hình Sin; c, Đồ thị véc tơ.
Ví dụ 3: Một cuộn dây thuần cảm L = 0,015H đóng vào nguồn điện có điện áp
u = 100 sin(314t + ) V. Tính trị số hiệu dụng I và góc pha đầu dòng điện . Vẽ
i
đồ thị vectơ dòng điện, điện áp?
Lời giải:
Điện kháng của cuộn dây: XL = ωL = 314.0,015 = 4,71Ω.
100
Trị số hiệu dụng dòng điện: I = = 4,71 =21,23(V)
Góc pha đầu dòng điện:
=
i - = - =
u
Trị số tức thời của dòng điện: i = 21,23 sin(314t - )(A)
Hình 1.15.
Đồ thị vectơ dòng điện, điện áp vẽ trên hình 1.15
2.2.3. Nhánh điện thuần dung.
18
- Khi ta đặt điện áp xoay chiều lên một tụ điện thuần dung C. Điện áp trên tụ là
uC = UC sinωt
Hình 1.16. Sơ đồ biểu diễn nhánh thuần dung.
a, Nhánh thuần dung; b, Dòng điện và điên áp trên đồ thị hình Sin; c, Đồ thị véc tơ.
Tụ điện được nạp điện tích dq = CduC và dòng điện chạy qua tụ điện là:
i =
=
=
d(Uc
= I
)
2
2 sin(t )
i = ωC UC
So sánh biểu thức dòng điện và điện áp ta thấy:
- Quan hệ giữa trị số hiệu dụng của dòng điện và điện áp là:
I = ωC Uc =
=
(1.13)
Hoặc UC = I.XC với XC =
và được gọi là dung kháng, đơn vị là (Ω)
2.2.4. Nhánh R-L-C nối tiếp
Khi cho dòng điện i = I
sinωt chạy trong nhánh có L, R, C mắc nối tiếp sẽ
gây ra điện áp rơi trên điện trở uR, trên điện cảm uL, điện dung uC
Hình 1.17. Sơ đồ biểu diễn nhánh bất kỳ.
a, Mạch điện; b, Đồ thị véc tơ.
Trị số tức thời của điện áp u ở hai đầu của nhánh là:
19
u = uR+uL+uC
Biểu diễn bằng vectơ ta có:
=
+
+
Để vẽ đồ thị vectơ của mạch, trước hết ta vẽ vectơ dòng điện trùng với trục 0x
(vì pha đầu của dòng điện đã cho
= 0) sau đó, dựa vào các quan hệ vectơ trong các
i
nhánh thuần R, L, C vẽ véc tơ
có độ lớn UR = RI và trùng pha với dòng điện, véc
có độ lớn UL = XL I và vượt trước một góc 900, véc tơ
có độ lớn UC = XC I
tơ
và chậm sau một góc 900. Tiến hành cộng hình học các véc tơ
,
,
ta được
véc tơ (hình 1.17b)
Từ tam giác vuông OMN ta có:
Trị số hiệu dụng của điện áp:
U = OM =
U =
=
= z.I
(1.14)
(1.15)
Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện là:
tg =
=
=
= artg
Ta có kết luận sau:
- Quan hệ giữa trị số hiệu dụng của điện áp và dòng điện trong nhánh R, L, C
nối tiếp là:
U = zI hoặc I =
(1.16)
Trong đó:
z =
Gọi là tổng trở của nhánh R, L, C nối tiếp.
X = XL – XC = ωL -
gọi là điện kháng.
- Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện là: = artg
Khi XL > XC nhánh có tính cảm, > 0 điện áp vượt trước dòng điện.
Khi XL < XC nhánh có tính cảm, < 0 điện áp chậm sau dòng điện.
Khi XL = XC, = 0 điện áp trùng pha với dòng điện, nhánh R,L,C có hiện
tượng cộng hưởng nối tiếp, dòng điện trong mạch có trị số lớn nhất.
20
Tải về để xem bản đầy đủ
82 trang
26/03/2022
8661
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Kỹ thuật điện - điện tử tàu thủy - Nghề: Khai thác máy tàu biển", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_ky_thuat_dien_dien_tu_tau_thuy_nghe_khai_thac_may.pdf
